Сталь 40х и 40х13 отличия

Обновлено: 13.05.2024

Сталь 40Х относится к конструкционным легированным сталям и применяется для изготовления следующих деталей:

• оси,
• валы,
• вал-шестерни,
• плунжеры,
• штоки,
• коленчатые и кулачковые валы,
• кольца,
• шпиндели,
• оправки,
• рейки,
• зубчатые венцы, болты,
• полуоси,
• втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности.

Расшифровка стали 40Х

Число 40 указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента, т.е. среднее содержание углерода в стали 40Х равно 0,4%.
Буква Х указывает среднее содержания хрома до 1,5%.

Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

C, углерод	Mn, марганец	Si, кремний	P, фосфор	S, сера	Cr, хром	Ni, никель	Cu, медь	As, мышьяк
0,36-0,44	0,5-0,8	0,17-0,37	не более 0,25	не более 0,04	не более 0,035	не более 0,25	не более 0,25	не более 0,08

Химический состав, % (ГОСТ 4543-2016)

Марка стали	Массовая доля элементов, %
C	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	Al	Ti	V	B
40Х	0,36-0,44	0,17-0,37	0,50-0,80	0,80-1,10	—	—	—	—	—	—

1. В стали 40Х допускается массовая доля остаточных элементов, не более: вольфрама — 0,20 %, молибдена — 0,11 %, ванадия — 0,05 % и остаточного или преднамеренно введенного титана (за исключением стали марок,
   перечисленных в примечании 1 настоящей таблицы) — не более 0,03 %.
2. Знак «-» означает, что массовую долю данного элемента не нормируют и не контролируют, если иное не указано в 7.1.2.3 ГОСТ 4543-2016.

Твердость по Бринелю ГОСТ 4543-2016

Твердость по Бринеллю металлопродукции в отожженном (ОТ) или высокоотпущенном
(ВО) состоянии, а также горячекатаной и кованой металлопродукции, нормализованной с последующим
высоким отпуском (Н+ВО), диаметром или толщиной свыше 5 мм должна соответствовать нормам,
указанным в таблице

Марка стали	Твердость НВ, не более
40Х	217

Примечание: Согласно ГОСТ 4543-71 твердость калиброванного проката в отожженном или высокоотпущенном состоянии, а также горячекатаного проката в нормализованном с последующим высоким отпуском состоянии может быть на 15 единиц НВ больше.

Свариваемость

Трудносвариваемая.
Способы сварки:

• РДС (ручная дуговая сварка), ЭШС (электрошлаковая сварка). Необходимы подогрев и последующая термообработка.
• КТС (контактная сварка) — необходима последующая термообработка.

Применение стали 40Х для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)

Марка стали	НД на поставку	Температура рабочей среды (стенки), °С	Дополнительные указания по применению
40Х ГОСТ 4543	Поковки ГОСТ 8479. Сортовой прокат ГОСТ 4543	От -40 до 450	Для несварных узлов арматуры с обязательным проведением термообработки (закалка и высокий отпуск) при температуре рабочей среды (стенки) ниже минус 30°С до минус 40°С

Применение стали 40Х для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)

Допускается применять крепежные изделия из сталей марки 40Х при температурах ниже минус 40°С до минус 60°С, если при испытании на ударный изгиб образцов типа 11 по ГОСТ 9454 при рабочих отрицательных температурах ударная вязкость не будет ниже 300 кДж/м (3 кгс·м/см ) ни на одном из испытуемых образцов.

Применение стали для изготовления шпинделей и штоков (ГОСТ 33260-2015)

Марка стали	НД на поставку	Температура рабочей среды, °С	Дополнительные указания по применению
40Х ГОСТ 4543	Сортовой прокат ГОСТ 4543, ГОСТ 1051	От -40 до 450	Применяются после улучшающей термообработки (закалка и высокий отпуск)

Применению стали 40Х для деталей арматуры и пневмоприводов, не работающих под давлением и не подлежащих сварке, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур

Марка стали	Закалка + отпуск при температуре, °С	Примерный уровень прочности, Н/мм (кгс/мм 2 )	Температура применения не ниже, °С	Использование в толщине не более, мм
40Х	500	1000(100)	-60	30

Стойкость стали 40Х против щелевой эрозии

Группа стойкости	Балл	Эрозионная стойкость по отношению к стали 12X18H10T
Пониженной стойкости	4	0,15-0,25

Применение стали 40Х для изготовления основных деталей арматуры атомных станций

Марка стали	Вид полуфабриката или изделия	Максимально допустимая температура применения, °С
40Х ГОСТ 4543	Поковки. Крепеж	500

Технологические свойства

• Температура ковки, °С: начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.
• Обрабатываемость резанием — K_{v тв.спл} = 1,2 и K_{v б.ст} = 0,95 в горячекатаном состоянии при HB 163-168 и σ_в = 610 МПа.
• Флокеночувствительность — чувствительна.
• Склонность к отпускной хрупкости — склонна.

Механические свойства стали 40Х по ГОСТ 4543-2516

Механические свойства металлопродукции, определяемые при температуре 20°С (-10/+15°С) на продольных термически обработанных образцах или образцах, изготовленных из термически обработанных заготовок, должны соответствовать нормам, указанным в таблице

Режим термической обработки	Закалка	Температура, °С	860
		Среда охлаждения	Масло
	Отпуск	Температура, °С	500
		Среда охлаждения	Вода или масло
Механические свойства, не менее	Предел текучести σт, Н/мм 2		785
	Временное сопротивление σв, Н/мм 2		980
	Относительное удлинение δ5, %		10
	Относительное сужение Ψ, %		45
	Ударная вязкость KCU, Дж/см 2		59
Размер сечения заготовок для термической обработки (диаметр круга или сторона квадрата), мм			25

Механические свойства по ГОСТ 4543-71 при нормальной температуре

Предел текучести σ_т, Н/мм 2 (кгс/мм 2 ), не менее — 785(80);
Временное сопротивление σ_в, Н/мм 2 (кгс/мм 2 ), не менее — 980(100);
Относительное удлинение δ₅, %, не менее — 10;
Относительное сужение Ψ, %, не менее- 45;
Ударная вязкость KCU, Дж/см 2 (кгс*м/см 2 ), не менее — 59(6);

Ударная вязкость KCU

Термообработка	KCU, Дж/см 2 , при температуре, °С
	+20	-20	-40	-70
Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 650 °С	160	148	107	85
Закалка с 850 °С в масле; отпуск при 580 °С	91	82	—	54

Механические свойства

ГОСТ	Состояние поставки	Сечение, мм	КП	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2	Твердость HB, не более
				не менее
ГОСТ 4543-71	Пруток. Закалка с 860 °С в масле, отпуск при 500 °С, охл. в воде или в масле	25	—	780	980	10	45	59	—
ГОСТ 8479-70	Поковка:
	нормализация	500-800	245	245	470	15	30	34	143-179
		300-500	275	275	530	15	32	29	156-197
	закалка+отпуск	500-800	275	275	530	13	30	29	156-197
	нормализация	До 100	315	315	570	17	38	39	167-207
		100-300	14	35	34
	закалка+отпуск	300-500	315	315	570	12	30	29	167-207
		500-800	11	30	29
	нормализация	До 100	345	345	590	18	45	59	174-217
		100-300	345	17	40	54
	закалка+отпуск	300-500	14	38	49
		До 100	395	395	615	17	45	59	187-229
		100-300	15	40	54
		300-500	13	35	49
		До 100	440	440	635	16	45	59	197-235
		100-300	14	40	54
		До 100	490	490	655	16	45	59	212-248
		100-300	13	40	54

Механические свойства в зависимости от сечения

Сечение, мм	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2	Твердость НВ
101-200	490	655	15	45	59	212-248
201-300	440	635	14	40	54	197-235
301-500	345	590	14	38	49	174-217

Примечание: Закалка с 840-860 °С в масле; отпуск при 580-650 °С, охл. на воздухе.

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

tотп. °С	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2	Твердость HB
200	1560	1760	8	35	29	552
300	1390	1610	8	35	20	498
400	1180	1320	9	40	49	417
500	910	1150	11	49	69	326
600	720	860	14	60	147	265

Примечание: Закалка с 850 °С в воде.

Механические свойств при повышенных температурах

tисп. °С	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	Ψ, %	KCU, Дж/см 2
Закалка с 830 °С в масле; отпуск при 550 °С
200	700	880	15	42	118
300	680	870	17	58	—
400	610	690	18	68	98
500	430	490	21	80	78
Образец диаметром 10 мм, длиной 50 мм, кованый и отожженный; скорость деформирования 5 мм/мин; скорость деформации 0,002 1/с
700	140	175	33	78	—
800	54	98	59	98	—
900	41	69	65	100	—
1000	24	43	68	100	—
1100	11	26	68	100	—
1200	11	24	70	100	—

Термообработка ГОСТ 4543-71

Примечание: Размер сечения заготовки для термической обработки
(диаметр круга или сторона квадрата), мм, не менее — 25.

04 семестр / Домашние задания / Готовые ДЗ варианты Остальные / Остальные / 40Х / 40Х

Марка стали: 40Х (заменители 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР).

Класс: сталь конструкционная легированная.

Использование в промышленности: оси, валы, вал-шестерни, плунжеры, штоки, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, оправки, рейки, губчатые венцы, болты, полуоси, втулки и другие улучшаемые детали повышенной прочности..

Твердость: HB 10 -1 = 217 МПа

Свариваемость материала: трудносвариваема. Способы сварки: РДС, ЭШС, необходимы подогрев и последующая термообработка. КТС — необходима последующая термообработка.

Температура ковки, oС: начала 1250, конца 800. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.

Склонность к отпускной хрупкости: склонна.

• Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 4543-71, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 10702-78.
• Калиброванный пруток ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 1051-73.
• Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.
• Лист толстый ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74.
• Полоса ГОСТ 103-2006, ГОСТ 1577-93, ГОСТ 82-70.
• Поковки ГОСТ 8479-70.
• Трубы ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 13663-86.

Расшифровка стали 40Х

Марку 40Х, относят к конструкционным, легированным. В результате того, что в состав стали может входить от 0.36 и 0.44% углерода и от 0.8 и до 1.1% хрома, она становится трудно свариваемой. То есть, для получения качественного шва необходимо выполнить ряд дополнительных технологических операций. Перед тем как начать сварку, кромки деталей необходимо подогреть до 300 ºC. После того как шов получен, надо выполнить отжиг.

Полный состав 40Х:

Химический состав стали 40Х позволяет ее применять для производства деталей с высокими параметрами прочности. К этим деталям относят:

• валы механизмов;

• оси;

• шпиндели;

• зубчатые венцы и пр.

Аналоги

Кстати, при выборе прутка из стали 40Х в качестве основного материала, проектировщик должен помнить о том, что существует возможность применения отечественных аналогов, таких как — 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХР. Среди сталей, производимых за рубежом, существуют следующие аналоги как:

• G51400, H51350 — США;

• 37Cr4, 41Cr4, 41CrS4 — Германия;

• 35Cr, 38CrA, 40Cr, 40CrA — КНР.

Сталь ст 3

Сталь 3 (ст3) входит в список конструкционных углеродистых стали. Продукция выпускается различных видов в форме сортового и листового проката. Свойства этого вида стали являются условием для включения их к группе А, вот почему в ее наименовании отсутствуют дополнительные обозначения – ст3. Сталь данного типа производится методом сварки и давления, без горячей или другой дополнительной обработки. При этом используется углеродистая сталь 3.

Представим расшифровку стали 3: «ст» обозначает «сталь», а цифра – номер марки. Процент содержания углерода в данном виде стали указан в номере, и необходимо знать – чем выше номер, тем выше содержание углерода. После номера марки иногда указывается степень раскисления продукта, по параметрам которого сталь подразделяют на кипящие (кп), спокойные (сп) и полуспокойные (пс). Благодаря хорошей свариваемости и простоте данная марка применяется в различных металлических конструкциях и в строительстве.

ГОСТ 4543-71

При производстве стали изготовители руководствуются нормами ГОСТ 4543-71. Он определяет технические условия на прокат из легированной конструкционной стали. Его нормы распространяются на такие виды проката, как слитки, поковки и пр.

ГОСТ 4543-71 даёт чёткую классификацию конструкционных легированных сталей. В соответствии с ней сталь марки 40Х относится к группе хромистых сталей.

В этом же документе определены параметры качества, то есть, определяет максимально допустимое количество примесей, которые влияют на технические характеристики конструкционной легированной стали. К таким примесям относят серу, фосфор, медь и некоторые другие.

Кстати, в этом же документе определены режимы термической обработки проката.

Описание такой марки стали, как 40х13

Если возникает необходимость в нержавеющей жаропрочной и коррозийно-стойкой стали, прекрасным решением будет 40х13. Такую свою черту, так устойчивость к коррозии, марка стали 40х13 получила благодаря закалке, позволяющей полностью растворить карбид. Стоит сказать, что для изготовления такой марки как 40х13, применяются индукционные печи, а также дуговые открытого типа. Прекрасным качеством данной марки стали является ее способность к деформации при температурах от 850 до 1100 градусов Цельсия. С целью избежать трещин, нагрев и охлаждение такой стали проводится в медленном режиме.

Термическая обработка стали 40Х

Одной из ключевых характеристик металла является твёрдость, то есть, способность сопротивляться внедрению в него других, более твёрдых материалов. От уровня твердости зависит возможность применения металла при производстве тех или иных деталей машин и механизмов.

Твердость металла оказывает непосредственное влияние на:

• Прочность;

• Стойкость к износу и ряда других.

Инженер-технолог, подбирая режимы обработки металла из стали 40Х, руководствуется, в том числе и параметрами твёрдости. Для изменения параметра твердости используют термическую обработку.

Кроме того, она необходима для улучшения механических свойств как отдельных деталей, так и конструкции в целом. В состоянии поставки твердость стали 40Х составляет 217 Мпа — по Бринелю. Для её повышения, применяют разные методы термической обработки.

В частности, для 40Х используют следующие способы закалки с применением:

• единственного хладагента;

• двух хладагентов;

• струи охладителя;

Первый способ подразумевает под собой то, что будет использоваться один тип охладителя (вода, масло и пр.).

Второй, предполагает, то, что после охлаждения заготовки в воде, ее отправляют в масло.

Третий метод основан на том, что на разогретую часть детали, направляют струю охладителя (масло, вода). Этот способ применяют в том случае, если возникает потребность в закалке определённой части детали, например, венца зубчатого колеса. Кроме того, такая технология отличается тем, что в процессе обработки не возникает «паровая» рубашка и это положительно сказывается на качестве закалки.

В процессе термической обработки возникают проблемы защиты детали от дефектов, которые могут появиться после того, как появилась окалина (следствие воздействия кислорода) или выгорания углерода. Для предотвращения этого камеру, в которой происходит нагрев заготовки, насыщают газом, являющейся продуктом сгорания метана. На самом деле защита заготовки от воздействия атмосферного кислорода — это важная задача.

Кстати, термическую обработку изделий, выполненных из стали марки 40Х, лучше всего проводить в герметически закрытой печи. Иногда, для изоляции детали от воздействия посторонних факторов во время обработки в печи применяют чугунную стружку. То есть заготовку обкладывают чугунной стружкой или крошкой.

Состав инструментальной стали у8

Одной из марок инструментальных сталей, является марка . Это углеродистая инструментальная сталь, в состав которой входит порядка 0.83 процента углерода. Помимо этого, в состав данной марки стали входят до 0,33 процента кремния и столько же марганца, не выше 0,028 процентов серы и не больше 0,25 процентов никеля, не выше 0,25 процентов меди, до 0,03 фосфора и до 0,2 процентов хрома. В качестве аналогов стали марки У8, выступают у7 и у 10. Основное применение стали У8 – это изготовление инструментов, при работе которых отсутствует нагревание. Такими инструментами могут быть отвертки кернеры, фрезы, кусачки боковые, плоские и витые пружины, комбинированные плоскогубцы, накатные ролики, детали механических часов, монтажные, слесарные и деревообрабатывающие инструменты и такое прочее. Изготавливается сталь данной марки в виде горячекатаных кругов, просто листов, кованых полос и квадратов и так далее. Среди положительных характеристик стали марки У8, стоит выделить простоту обработки во время нагревания и стойкость к появлению внутренних трещин в процессе обработки.

Недостатки использования

К недостаткам деталей, изготовленных из 40Х13 можно отнести:

• Неустойчивость к агрессивным средам.
• Плохая свариваемость деталей.
• Для достижения необходимого показателя твердости необходимо применять многоступенчатую закалку с отпуском.
• Не использовать на твердой поверхности.
• Не рекомендовано хранить в сырых условиях, деталь подвергается точечной коррозии.

Появление коррозионных точек, из-за неправильного хранения, уберет повторная заточка, что относят к недостаткам и преимуществам стали.

Физические характеристики

Температура	Е, ГПа	G, ГПа	r, кг/м3	l, Вт/(м · °С)	R, НОм · м	С, Дж/(кг · °С)	a, 10-6 1/°С
0	212	82	7850	—	—	—	—
20	213	—	7850	515	160	483	—
100	206	80	—	51	221	—	119
200	201	78	—	48	296	—	128
300	192	75	—	46	387	—	135
400	176	68	—	42	493	—	141
500	163	63	—	38	619	—	146
600	151	58	—	34	766	—	149
700	131	50	—	30	932	—	152
800	118	45	—	25	1110	—	125
900	—	—	—	26	1150	—	135
1000	—	—	—	269	1180	—	135
1100	—	—	—	28	1207	—	152
1200	—	—	—	295	1230	—	145

Прокаливаемость стали ХВГ (ОСТ 23.4.127-77)

Шлифуемость при твердости HRCЭ 59-61 пониженная, при HRCЭ 55-57 удовлетворительная.

Область применения

ЭИ-107 пригодна для изготовления ножей, клинков и других режущих деталей бытового назначения.

Из этой стали делают выпускные клапаны для дизельных моторов в самолето- и машиностроении. Изготовляют крепёж и колосники, которые нужны в работе при повышенных температурах (650-850°С), например, в печах.

При термической обработке можно получить структуру мелкозернистого перлита высокой прочности. Именно поэтому из сплава получаются прочные лезвия высокого качества. Клинки, изготовленные из ЭИ107, можно полировать до зеркального блеска: они слабо подвержены коррозии. Такие лезвия легко поддаются правке в любых условиях и выдерживают большие механические нагрузки. Это оценили охотники и рыболовы: ножи пользуются спросом среди них.

В оружейном производстве товарный вид стали позволяет изготавливать эксклюзивное и подарочное оружие.

Сталь 20 и 45

Данные виды стали относятся к качественным углеродистым конструкционным. Являясь низкоуглеродистой, сталь 20 характеризуется отличной свариваемостью, пластичностью и штамповкой. Сталь 20 с такими характеристикам, как правило, используется в производстве разных видов деталей для крепежа – валики, оси и т.д. Данный вид продукции может дополнительно цементироваться, что увеличивает прочность поверхности, одновременно насыщаясь углеродом.

Сталь 45 является среднеуглеродистой качественной конструкционной, особенность которой – невосприимчивость к сварке. В ее характеристики входит также повышенная прочность и, в то же время, низкая вязкость и пластичность. Способ термообработки деталей зависит от условий, в которых протекает работа, где применяются нормализация и улучшение, а также закалка с низким отпуском и ТВЧ. Сталь 45 применяется в производстве деталей небольшого размера: зубчатые колеса, валы, шатуны и детали, подвергающиеся циклическим нагрузкам.

Твердость стали ХВГ в зависимости от температуры отпуска

* – Заготовки сечением до 50 мм закаливаются с охлаждением в масле, св. 50 мм в расплаве солей с водой.

Свойства стали

Устойчива к окислению, имеет хорошую твёрдость, обеспечивающую стойкость к истиранию, из-за достаточной вязкости не даёт преждевременного усталостного разрушения. В сочетании с высокой жаростойкостью и жаропрочностью расширяется область применения.

Нож из стали 40x10c2m.

Физические и механические

Удельный вес составляет 7620 кг/м3.

Твёрдость материала – HB 10 – 1 = 197 – 269 МПа.

Для потребителя необходимо, чтобы обеспечивалась стойкая заточка клинка при твёрдости в 56-57 HRC, твёрдость стали ЭИ107 приближена к 54-56 HRC.

Технологические

Сталь трудно поддаётся свариванию. В воздушной среде при температуре 850°С образуется окалина.

Рекомендации по термообработке и сварке

По завершении термической обработки нужен отжиг материала с нагревом до 860°С, далее следует постепенное охлаждение в остывающей печи. При сварочных работах нужно прогревать сталь до 200°С.

Описание стали 40Х13 и ее обработка

Порой качество режущего инструмента зависит вовсе не от бренда, а от особенностей термообработки металлического сплава. Сталь марки 40Х13 — это тот самый случай. Она считается одной из самых востребованных марок на рынке, её отличает устойчивость характеристик при эксплуатации в самых разных средах.

Состав и расшифровка

Сталь марки 40Х13 всегда считалась одной из лучших. Такое мнение сложилось из-за того, что сплав представляет собой коррозионностойкий материал. Он позволяет изготовить ножи, дающее максимально острый рез за счет бритвенной заточки и тонкого лезвия. Неслучайно из этого сплава всегда делали скальпели и некоторые другие медицинские инструменты.

В соответствии с действующим ГОСТом, маркировка стали несёт в себе информацию об основных характеристиках металла:

• число «40» означает долю углерода, одного из основных элементов любого стального сплава, придающего ему необходимую степень твердости (концентрация этого элемента варьируется в диапазоне от 0,36 до 0,44%);
• «Х» указывает на введение легирующей добавки (хрома);
• «13» обозначает долю хрома, она составляет 12-14%.

Присутствие хрома придает сплаву стойкость к агрессивным воздействиям рабочей среды, а его концентрация свыше 13% делает металл нержавеющим. Кроме того, хром оказывает воздействие на структуру и химические свойства стали.

По своему составу этот материал относится к группе среднеуглеродистых. Помимо хрома и углерода, он содержит:

• кремний – до 0,8%;
• марганец – 0,5-0,8%;
• медь и никель – по 0,3%.

Присутствие никеля повышает параметры пластичности и прочностные характеристики материала. Кремний вводят для улучшения упругости и электрического сопротивления сплава. Как и во многих других железосодержащих сплавах, здесь имеются незначительные примеси серы и фосфора в концентрации 0,025-0,03%.

Плюсы и минусы

Среди основных преимуществ стали 40Х13 выделяют:

• повышенную жаропрочность;
• коррозионную стойкость.

Это материал не окисляется даже в соленой воде. Именно поэтому сплав востребован при производстве ножей для дайверов. Тем не менее, клинкам требуется постоянный уход. Если лезвие будет часто находиться в сырости, то рано или поздно оно начнет покрываться ржавым налетом. Помимо достоинств, сталь 40Х13 имеет и свои недостатки. Так, режущая кромка довольно мягкая: она хорошо поддается заточке, но при этом довольно быстро начинает тупиться. Поэтому охотником или путешественникам придется постоянно затачивать свой инструмент.

Химический состав и структура стали 40Х13 позволяют материалу выдерживать различные типы механической обработки. Хотя, как показывает практика, при этом нередко возникают определённые сложности. Из-за дополнительного нагревания в ходе сверления повышается прочность поверхности. Это делает процесс более трудоемким и затратным. При контакте с деталью из-за повышения температуры снижаются параметры износостойкости режущей кромки. При затачивании ножей может появиться металлический наплыв, который нарушает равномерность кромочной поверхности.

Определенные минусы возникают при фрезеровании:

• необходимость в выведении отходов обработки;
• быстрое изнашивание режущих поверхностей;
• стружка, формирующаяся в ходе резания.

Это связано с тем, что в ходе обработки сталей методом резания стружка не ломается, а начинает завиваться форме удлиненной спирали. Именно поэтому приходится использовать дополнительные инструменты — стружколомы. Еще один недостаток связан с гибкостью ножей. Поэтому разрезать ими твердые поверхности не рекомендуется.

Наконец, сталь 40Х13 недостаточно устойчива к агрессивным средам и воздействию высокотемпературных режимов, поэтому сварка для этого материала категорически запрещена, особенно в домашних условиях.

Характеристики и свойства

Как и любая другая сталь, 40Х13 имеет свои физико-химические свойства: класс, свариваемость, магнитные свойства, твердость по Роквеллу и другие. Остановимся на них подробнее.

Физические

Физические характеристики стали 40Х13 во многом обусловлены химическим составом и структурой сплава:

• твердость после проведения закалки – в диапазоне 460-550 МПа;
• предел кратковременной прочности в зависимости от предназначения сплава составляет 55-880 МПа;
• предел текучести при 20 градусах – 910 МПа;
• относительное удлинение при разрыве – 10-15%;
• ударная вязкость – 59 Дж/кв. см;
• модуль упругости при 20 градусах – 2,18 МПа;
• плотность – 7650 кг/м3.

Это мартенситная сталь из группы ферромагнетиков, поэтому она магнитится. Материал отличается пластичностью, он легко поддается вальцеванию. В ходе дополнительной термообработки изменяется структура стали. Как следствие, она приобретает новые механические характеристики. После проведения закалки и низкотемпературного отпуска материал приобретает повышенную устойчивость к коррозии в обычных атмосферных условиях, в слабокислотных растворах, а также в воде, за исключением морской. Чтобы придать устойчивость к агрессивным составам, поверхности подвергают шлифованию.

Низкая теплопроводность всегда считалась преимуществом любых стальных сплавов. Однако в процессе точения она создает сложности: в месте обработки резко возрастает температура. Как результат, образуется наклеп и происходит неравномерное упрочнение металлической поверхности.

Ещё одна особенность сплава марки 40Х13 — присутствие в её составе микроскопических карбидов. Эти вещества выполняют роль некоего абразива и ведут к выводу режущих поверхностей из строя. Всё это вызывает необходимость частой заточки инструмента.

Механические

После прохождения специальной закалки сплав 40Х13 приобретает устойчивость к окислению. На этом этапе полностью растворяются карбиды и создаётся антикоррозионная пленка. Любое снижение стойкости к коррозии может быть объяснено пониженной концентрацией хрома в карбиде либо понижением температуры плавления. Если весь процесс был проведён технологически верно, то подобного явления не должно возникнуть.

Плавка осуществляется при температурных воздействиях от 850 градусов. Этого достаточно для 100% деформирования сплава. Чтобы предотвратить растрескивание, технологический процесс предусматривает поочередное проведение нагрева и охлаждения.

Сортамент и аналоги

Технико-эксплуатационные свойства стали устанавливаются действующим нормативом ГОСТа 5632-72. Он распространяется на весь жаропрочный тонколистовой прокат. Сортамент металлоизделий, выпускаемых из этого типа стали, включает несколько групп проката:

• прутки – ГОСТ 18907-73;
• листовая сталь и полоса – ГОСТ 5582-75;
• проволока – ГОСТ 18143-72.

Существуют аналоги сплава. Среди наиболее известных зарубежных марок выделяют:

• AISI 420 — США;
• Terraria 1.4031 — Германия;
• 4С13 — Корея.

Наибольшее распространение получил американский сплав ножевой стали марки 420. Его состав максимально похож на 40Х13. В сочетании с недорогой стоимостью этот продукт составляет серьезную конкуренцию отечественным материалам. К тому же качество термообработки зарубежного аналога превышает российское. Именно поэтому по некоторым своим характеристикам отечественные материалы отстают от импортных.

Применение

Листы стали 40Х13 имеет самое широкое применение. На сегодняшний день такая сталь наиболее востребована для изготовления кухонных ножей в бюджетной ценовой категории. Домохозяйки любят их за простоту ухода, поскольку при соблюдении стандартных правил они практически не ржавеют и при этом лезвия длительное время сохраняют свою остроту. Такой нож может разрезать любые продукты: овощи, фрукты, а также мясо и рыбу. Ножи из этого сплава популярны среди дайверов, туристов, водолазов и рыбаков. К тому же они используются для создания сувенирных клинков и могут стать настоящим украшением коллекции холодного оружия благодаря своему декоративному внешнему виду.

Однако сфера применения сплава 40Х13 этим не ограничивается. Из неё изготавливают:

• скальпели медицинские;
• пружины;
• подшипники;
• непрерывнолитые заготовки;
• измерительные приспособления;
• маникюрные инструменты;
• компрессорные элементы и многие другие предметы, имеющие бытовое назначение.

Уход за такими инструментами имеет свои правила:

• нельзя на длительное время оставлять их в стерилизаторах или во влажной среде;
• тщательно просушивайте изделия после каждого использования, время от времени смазывайте машинным маслом (за исключением медицинского инструмента и ножей для разделки пищевых продуктов);
• полируйте поверхность после каждой заточки: это снизит риск окисления;
• при дезинфекции растворами типа «Ламинол» промывайте изделия водой для устранения остатков химических препаратов, иначе их агрессивные компоненты приведут к ускорению коррозионных процессов.

Термообработка

Термическая обработка сплавов заключается в последовательности операций, включающих нагрев, выдержку и дальнейшее охлаждение стали при определенных температурных режимах. От этого во многом зависят внутренняя структура материала и его технико-эксплуатационные характеристики. Именно поэтому температура для проведения закалки и отпуска подбирается индивидуально, с учетом особенностей использования обрабатываемого сплава.

Так, по требованиям ГОСТа 4543-71 закалка стали производится при температуре в 860 градусов, последующий отпуск — при 500 градусах в кипящем масле. Эта обработка придает сплаву повышенную прочность на разрыв и твёрдость. А если температурный режим будет изменён, то понизится параметр ударной вязкости. Для отжига прибегают к нагреву до 750-800 градусов с последующим медленным охлаждением при температуре в 500 градусов в печи. Завершается охлаждение на открытом воздухе. Такой подход способствует образованию равновесной структуры сплава. В температурном диапазоне от 850 до 1100 градусов сталь приобретает высокие технологические характеристики при пластической деформации. Если охлаждение и нагрев будут слишком быстрыми, то всегда велик риск появления внутренних напряжений, которые приводят к растрескиванию материала. Но и слишком медленное охлаждение может привести к неблагоприятным последствиям: оно вызывает хрупкость сплава.

Если сталь используется для производства скальпелей и других хирургических инструментов, её закаливают при температуре в 1020-1040 градусов. Отпуск выполняют при 350 градусах в щелочи. Подобный подход многократно увеличивает прочностные характеристики и упругость изделий. Ещё одним видом термообработки является нагрев деталей высокочастотными токами. Такой способ востребован при необходимости закалить только поверхностный слой. Это особенно актуально для производства деталей, испытывающих интенсивные нагрузки вследствие раскачивания или трения.

Благодаря обработке такими токами твердость изделия повышается до 36,5 HRC.

Сталь 40Х13 коррозионностойкая

Цифра 40 указывает среднюю массовую долю углерода в стали сотых долях процента, т.е. среднее содержание углерода в стали 40Х13 составляет 0,40%.

Буква Х указывает, что сталь легирована хромом (Cr), цифра 13 после буквы указывает, что средняя массовая доля хрома составляет 13%.

Вид поставки

• Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5949-75, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 2879-88
• Калиброванный пругок ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78, ГОСТ 7417-75.
• Полоса ГОСТ 4405-75, ГОСТ 103-76.
• Проволока 18143-72.
• Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133-71.

Характериситики, свойства и применение

Сталь 40Х13 является хромистой коррозионностойкой (нержавеющей) сталью мартенситного класса и применяется для изготовления деталей работающие при температуре до 400-450°С, а также деталей, работающие в коррозионных средах, например:

• режущий инструмент,
• мерительный инструмент,
• пружины для работы до 400-450°C;,
• карбюраторные иглы,
• предметы домашнего обихода,
• клапанные пластины компрессоров и другие детали

Cталь 40Х13 выплавляется в индукционных или дуговых печах. Сталь склонна к образованию горячих трещин при больших скоростях нагрева и охлаждения. При нагреве металл сажают в печь при температуре 500-540 °С, далее вместе с печью медленно нагревают до 830 °С. После выравнивания температуры по сечению можно вести ускоренный нагрев;

Cталь деформируется. Температура начала горячей деформации 1100°С, конца 850 °С. После деформации обязательно медленное охлаждение в стопе или песке;

Температура критических точек, °С

Химический состав, % (ГОСТ 5632-72)

C	Si	Mn	Cr	S	Р	Ti	Cu	Ni
	не более			не более
0,36-0,45	0,8	0,8	12,0-14,0	0,030	0,025	0,2	0,30	0,6

Химический состав, % (ГОСТ 5632-2014)

Номер марки	Массовая доля элементов, %
	Углерод	Кремний	Марганец	Хром	Железо	Сера	Фосфор	Коррозионно- стойкая
						Не более
1-17	0,36-0,45	Не более 0,80	Не более 0,80	12,00-14,00	Осн.	0,025	0,030	+

Термообработка

Рекомендуемые режимы термической обработки:

• I — отжиг при 740-780 °С;
• II — закалка с 1030-1100°С на воздухе или в масле, отпуск при 550-650 °С;
• III — закалка с 1050-1100°С в масле, отпуск при 200-300 °С.

При проведении термической обработки следует учитывать возможность самопроизвольного растрескивания детали при длительном вылеживании, поэтому отпуск проводится сразу после закалки.

ГОСТ	Состояние поставки	Сечение, мм	σв, МПа	δ5, %	Твердость
			не менее
ГОСТ 5949-75	Пруток.Закалка с 1000-1050 °С в масле; отпуск при 200-300 °С, охл. на воздухе или в масле	Образцы	—	—	Не менее HRCэ 52
ГОСТ 18907-73	Пруток: шлифованный, обработанный на заданную прочность отожженный	1-30

tотп, °С	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/см 2	Твердость HRCэ, НВ
200	1620	1840	1	2	19	52
350	1450	1710	11	22	25	50
500	1390	1680	7	9	19	51
700	500	780	35	59	71	НВ 217

ПРИМЕЧАНИЕ: закалка с 1000 °С в масле.

Механические свойства при повышенных температурах

tисп, °С	Состояние поставки	σ0,2, МПа	σв, МПа	δ5, %	ψ, %	KCU, Дж/см 2
20 410 470 510	Закалка с 1030-1050°С на воздухе; отпуск при 530°С, выдержка 2ч, охл. на воздухе	1420 1310 960 980	1670 1360 1130 1070	6 7 12 12	34 36 45 49	11 — 6 —
20 200 300 400 500 600	Закалка с 1050°С на воздухе; отпуск при 600 °С, выдержка 3ч.	890 810 710 670 470 255	1120 940 900 780 520 300	13 11 10 12 20 21	32 40 39 45 77 84	12 49 69 73 78 118
20 400 450 500	Закалка с 1050°С на воздухе; отпуск при 650 °С, выдержка 3ч. При 20°С НВ 277-286	710 — 540 —	930 — 640 540	14 — 15 18	42 — 44 67	24 93 — 132
800 900 950 1000 1050 1100 1150 1200	Образец деформированный диаметром 6 мм и длиной 30 мм; скорость деформирования 16 мм/мин; скорость деформации 0,009 1/c	120 100 74 51 45 43 34 27	130 125 90 75 57 53 40 32	64 68 84 70 73 60 64 60	96 92 96 98 100 98 100 100	— — — — — — — —

Механические свойства при 20 °С в зависимости от тепловой выдержки

ПРИМЕЧАНИЕ. Предел выносливости σ_-1 = 370 МПа при σ_в=880 МПа, HB 270.

Состояние поставки	KCU, Дж/см 2 при температуре, °С
	+20	-78
Пруток диаметром 55 мм	54	7

Температура ковки, °С	Начала 1200, конца 850. Сечения до 200 мм подвергаются низкотемпературному отжигу.
Свариваемость	Не применяется для сварных конструкций.
Обрабатываемость резанием	Kv тв.спл. = 0,6 и Kv б.ст. = 0,4 в закаленном и отпущенном состоянии при НВ 340 и σв=730 МПа.

Коррозионная стойкость

Среда	Температура, °С	Длительность испытания, ч	Глубина коррозии, мм/год
H2SO4 (концентрированная)	20	720	0,01
H2SO4 (63,4%-ный раствор)	40	24	5,27
Аммиак (24%-ный)	20	720	0,0032

Стойкость конструкционных материалов против щелевой эрозии

Группа стойкости	Балл	Эрозионная стойкость по отношению к стали 12X18H10T	Материал (Хромистая нержавеющая сталь)
Стойкая	3	0,25-0,75	40X13

ПРИМЕЧАНИЕ. Коэффициент эрозионной стойкости материала представляет собой отношение скорости эрозионного износа материала к скорости эрозионного износа стали 12Х18Н10Т (принятой за 1).

Сталь 40Х13

Создать марку стали с идеальной структурой не представляется возможным, поэтому производители стремятся вывести сплавы с оптимальными характеристиками, предназначаемые для определённых целей. Например, можно сравнивать ножи из мягкой стали, который легче заточить, и ножи из твёрдого материала, отличающегося устойчивостью к механическим воздействиям, но трудно поддаваемого заточке. Такой анализ позволяет выбрать необходимый инструмент в зависимости от задачи, поставленной перед режущим инструментом.

Характеристики

Сложность химического состава сказывается на скорости процесса изготовления стали, это приводит к росту стоимости изделия.

Иногда качество ножа зависит не от конкретной марки, а качества термообработки. 40х13 сталь – это как раз тот самый случай. Она является одной из востребованных марок и имеет довольно устойчивые характеристики.

Из неё всегда делали медицинские скальпели, поэтому марка 40х13 всегда считалась лучшей. Такое мнение закрепилось из-за того, что это нержавейка, и великолепный рез скальпеля достигался за счёт очень тонкого лезвия и бритвенной заточки.

Достоинства

1. Высокая жаропрочность.
2. Коррозионная устойчивость.
3. Абсолютно не ржавеет.

Не подвергается коррозии даже в морской воде. Это свойство используют изготовители ножей для дайверов. Но всё-таки инструментам нужен хороший уход. Если лезвие держать в постоянной сырости, оно потихоньку покрывается ржавчиной.

Недостатки

Сталь 40х13 для ножей имеет не только плюсы, но и минусы. Режущая кромка относительно мягкая, хорошо поддаётся заточке, но быстро тупится. По этой причине не рекомендуется приобретать ножи из стали 40х13 туристам или охотникам, так как его придётся часто точить.

Определённый минус ещё в том, что ножи очень гибкие, ими не рекомендуется резать твёрдые поверхности.

И ещё одно качество, говорящее не в пользу 40х13 – неустойчивость к агрессивной среде и высоким температурным режимам. Поэтому категорически запрещено применение при сварке.

Применение сплава довольно широкое. В настоящее время его используют для изготовления кухонных ножей с невысокой стоимостью. Они нравятся домохозяйкам, так как за ними просто ухаживать, при соблюдении элементарных правил они почти не ржавеют. Лезвия ножей острые, легко затачиваются. Можно резать любые продукты: рыбу, мясо, фрукты, овощи. Инструменты совершенно безопасны в использовании.

Помимо этого, из 40х13 изготавливают:

• медицинские скальпели;
• приспособления для измерений;
• подшипники;
• пружины;
• маникюрные инструменты;
• компрессорные детали и многие другие предметы бытового назначения.

Ножи из сплава используют рыбаки, дайверы, туристы, водолазы и простые кухарки. Кто-то предпочитает иметь у себя сувенирные клинки, имеющие прекрасный внешний вид.

Химический состав стали

• количество углерода (С) в сплаве составляет от 0,36 до 0,45 процента;
• другая составляющая – кремний (Si). В процентном соотношении его количество не превышает 0,8. Столько же содержится марганца (Mn);
• устойчивость к коррозии придаёт легирующий компонент хром (Cr). От 12 до 14 процентов – отличный показатель;
• не обошлось без примесей в виде серы (S) – до 0,025%, и фосфора (P) – до 0,030%;

Технологические свойства

Свою устойчивость к коррозии сталь получает после прохождения сложного технологического процесса, который заключается в специальной закалке. Во время этого действия отмечается полное растворение карбида, как результат – антикоррозийная защита. Снижение стойкости к коррозии связано с низким содержанием хрома в карбиде или снижением температуры плавления до 6000С. При правильно проведённом технологическом процессе такого явления не должно быть.

Температура при этом составляет от 850 до 11000С. Такой величины достаточно для полного деформирования. Во избежание образования трещин в техпроцесс включены режимы нагрева и охлаждения, проводимые попеременно.

Из-за высокого содержания хрома сталь 40х13 нужно калить при высокой температуре, нагревать нужно очень точно.

Правильная закалка даёт высокую твёрдость (58HRC), но в ущерб пластичности. Считается, что твёрдость 40х13 должна лежать в пределах от 53 до 56 HRC. Значения, превышающие этот порог, либо сильно завышены, либо технология при закалке была нарушена. От такого действия сталь становится чересчур хрупкой.

Аналоги

Зарубежный аналог – сталь марки 420. Похожий состав и недорогая цена составляют серьёзную конкуренцию нашему материалу, за границей ещё и хорошо термообрабатывают. Из-за этого по некоторым параметрам российский материал немного отстаёт.

Отзывы

Популярность изделий из стали 40х13 подтверждают многочисленные отзывы пользователей инструментов. Особенно отмечены такие свойства, как острота и лёгкость заточки. Многим также нравится простота в уходе и антикоррозионные свойства.

Немало отзывов звучит от медицинских работников, в частности от хирургов. Ведь не зря материал называют медицинской сталью.

Рачительные хозяйки отмечают, что это вполне пригодная сталь для хозяйственно-бытового назначения при условии нормальной термообработки. Некоторые пользуются ножами около 20 лет, причём берут их даже в походы. Инструмент ни разу не подводил. Особенно радует лёгкое затачивание любыми подручными приспособлениями.

Нравятся инструменты из медицинской стали маникюристам и парикмахерам. Они также отмечают долговечность стальных изделий из 40х13. Щипцы и другие режущие инструменты нужны для придания ногтям определённой формы и опрятности. Мастер маникюра с десятилетним стажем восхищается прочностью: инструмент долгое время остаётся острым и не деформируется при затачивании.

Нельзя упускать такой момент, что любая, даже самая стойкая вещь, требует, чтобы к ней относились аккуратно и соблюдали минимальные требования. Лезвия ножей, например, не любят, чтобы их хранили в сырости. Нельзя оставлять грязной поверхность. Если пренебрегать этими правилами, на клинках появляется ржавчина. При заточке её можно убрать, но при этом пострадает долговечность.

Читайте также:

  
• Изуми кертис стальной алхимик
  
• Трос стальной диаметр 14 мм
  
• Гост на отливки стальные
  
• 8cr14mov что за сталь
  
• Рейтинг сталей для ножей